KR100591433B1 - 질화 티타늄(ＴｉＮ) 스퍼터링 공정용 실드 및 코팅방법 - Google Patents
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Abstract
이 발명은 실드상에 표면 거칠기를 극대화시킬 수 있는 부위와 정상적인 부위를 구분하여 티타늄(Ti)과 알루미늄(Al)을 코팅 처리함으로써 효율적이고 효과적인 접착이 이루어지도록 하여 파티클 박리를 방지할 수 있는, 질화 티타늄(TiN) 스퍼터링 공정용 실드 및 코팅방법에 관한 것으로서,
챔버 바디의 내부에 설치되어 있으며 웨이퍼가 놓이는 히터 블록으로서의 정전척과, 타겟 등을 보호하는 상부 실드 및 하부 실드에 있어서, 상기 상부실드의 내측 표면을 상하로 나누어 상부에는 티타늄(Ti)이 코팅 처리되고 하부에는 알루미늄(Al)이 코팅 처리되며, 상기 하부실드의 내측 표면을 측면과 바닥면으로 나누어 측면에는 티타늄(Ti)이 코팅 처리되고, 바닥면에는 알루미늄(Al)이 코팅 처리되는 구조로 이루어진다.
티타늄, 알루미늄, 상부실드, 하부실드, 챔버 바디, 코팅, 정전척, 타겟
Description
도 1은 종래의 질화 티타늄(TiN) 스퍼터링 공정의 구성도이다.
도 2는 종래의 질화 티타늄(TiN) 스퍼터링 공정용 상부 실드의 구성도이다.
도 3은 종래의 질화 티타늄(TiN) 스퍼터링 공정용 하부 실드의 구성도이다.
도 4는 이 발명의 일실시예에 따른 질화 티타늄(TiN) 스퍼터링 공정용 상부 실드의 단면 구성도이다.
도 5는 이 발명의 일실시예에 따른 질화 티타늄(TiN) 스퍼터링 공정용 하부 실드의 단면 구성도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 챔버 바디 2 : 웨이퍼
3 : 정전척 4 : 타겟
5 : 상부실드 6 : 하부실드
이 발명은 질화 티타늄(TiN) 스퍼터링 공정용 실드 및 코팅방법에 관한 것으 로서, 좀더 세부적으로 말하자면 실드상에 표면 거칠기를 극대화시킬 수 있는 부위와 정상적인 부위를 구분하여 티타늄(Ti)과 알루미늄(Al)을 코팅 처리함으로써 효율적이고 효과적인 접착이 이루어지도록 하여 파티클 박리를 방지할 수 있는, 질화 티타늄(TiN) 스퍼터링 공정용 실드 및 코팅방법에 관한 것이다.
물리기상증착(Physical Vapor Deposition, PVD)은 아크, 열, 전자빔 등의 에너지에 의해 진공분위기에서 금속물질을 증발시키고, 플라즈마, 이온빔 등의 에너지로 활성화시킨 후, 기능성 소지에 원하는 조성 및 결정구조로 요구도에 맞는 기능성 표면을 만드는 공정을 말한다. 물리기상증착(PVD)은 금속물질을 증발시키는 방법과 코팅될 때의 분위기와 반응성을 증대시키는 방법에 따라 여러 방법들이 있다.
스퍼터링 방식의 물리기상증착(Physical Vapor Deposition, PVD)을 실행하는 챔버에서는, 플라즈마에 노출되는 부위에 실드(shield)를 사용하여 그 부분만 리사이클(recycle)함으로써 챔버의 안정성 및 플라즈마 조건을 최적화하여 원하는 공정(process)을 실행한다.
질화 티타늄(TiN)을 스퍼터링하는 공정은, 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 챔버 바디(1)와, 상기한 챔버 바디(1)의 내부에 설치되어 있으며 웨이퍼(2)가 놓이는 히터 블록으로서의 정전척(3)과, 타겟(4)과, 그리고 이 구성품들을 보호하는 상부 실드(5) 및 하부 실드(6)로 구성된다.
상기한 상부 실드(5) 및 하부 실드(6)는, 도 2 및 도 3에 도시되어 있는 바 와 같이 평단면이 원형의 형태를 가지며, 일반적으로 비드 입자(Al2O3) 성분을 이용하여 평균 거칠기(Roughness Average, Ra)가 약 200㎛/inch 정도가 되도록 플라즈마 노출부위, 스퍼터링되어 증착되는 부위를 커버할 수 있도록 표면 처리된다. 정도에 따라 평균 거칠기(Ra) 값은 변화될 수 있다.
질화 티타늄(TiN)을 스퍼터링하는 공정은, 공정 특성상 아르곤(Ar) 및 질소(Nitrogen)가 믹싱되어 질화 티타늄(TiN) 막을 형성함으로써 스퍼터링시 질화 티타늄(TiN) 막이 웨이퍼(2) 및 챔버 바디(1)의 내부를 보호하고 있는 상부 실드(5) 및 하부 실드(6)에도 증착이 된다.
이 경우, 상부 실드(5) 및 하부 실드(6)에 질화 티타늄(TiN) 막의 증착량이 증가할수록 질화 티타늄(TiN) 막이 타 공정 막보다 접착력이 약함으로써 상부 실드(5) 및 하부 실드(6)에 증착된 질화 티타늄(TiN) 막이 박리되는 경우가 많다.
따라서, 상기 상부 실드(5) 및 하부 실드(6)에 증착된 질화 티타늄(TiN) 막들은 실드 표면과의 접착력이 좋지 않아, 목표 및 실드 공정량이 증가할 경우, 챔버 내부 및 공정 온도 등의 스트레스에 의해 질화 티타늄(TiN) 막이 박리되어 파티클 측면으로 웨이퍼(2)에 떨어짐으로써 공정 질을 저하시켜 많은 문제점을 낳고 있다.
물론, 목표 및 실드 공정량을 줄이게 되면, 질화 티타늄(TiN) 막의 박리를 줄일 수는 있지만, 이는 생산성 저하 및 비용 증가에 따른 문제점을 발생시킨다.
종래에는, 이러 결함을 제거하고자 표면 접착력을 높이기 위하여 실드의 표 면 전부위에 알루미늄(Al) 입자를 ARC 스프레이 방식으로 평균거칠기(Ra)가 500~800㎛/inch 이 되도록 코팅 처리한다.
그러나, 이 경우에는 초기의 실드 표면에 있는 알루미늄(Al) 입자들이 챔버 진공을 형성하기 위한 펌핑 공정 및 조건 테스트 공정시 드롭되어 파티클 소오스(particle source)가 되는 문제점이 있다. 즉, 초기 조건에 매우 민감하게 작용하여 비정상적인 이슈를 제기하게 되는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 실드상에 표면 거칠기를 극대화시킬 수 있는 부위와 정상적인 부위를 구분하여 티타늄(Ti)과 알루미늄(Al)을 코팅 처리함으로써 효율적이고 효과적인 접착이 이루어지도록 하여 파티클 박리를 방지할 수 있는, 질화 티타늄(TiN) 스퍼터링 공정용 실드 및 코팅방법을 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 이 발명의 구성은, 챔버 바디의 내부에 설치되어 있으며 웨이퍼가 놓이는 히터 블록으로서의 정전척과, 타겟 등을 보호하는 상부 실드 및 하부 실드에 있어서, 상기 상부실드의 내측 표면을 상하로 나누어 상부에는 티타늄(Ti)이 코팅 처리되고 하부에는 알루미늄(Al)이 코팅 처리되며, 상기 하부실드의 내측 표면을 측면과 바닥면으로 나누어 측면에는 티타늄(Ti)이 코팅 처리되고, 바닥면에는 알루미늄(Al)이 코팅 처리되는 구조로 이루어진다.
또한, 이 발명의 구성은, 상기 티타늄(Ti)의 표면 거칠기(Ra)가 약 400±40 ㎛/inch 가 되도록 코팅 처리하면 바람직하다.
또한, 이 발명의 구성은, 상기 알루미늄(Al)의 표면 거칠기(Ra)가 약 500±50㎛/inch 가 되도록 코팅 처리하면 바람직하다.
상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 이 발명의 다른 구성은, 챔버 바디의 내부에 설치되어 있으며 웨이퍼가 놓이는 히터 블록으로서의 정전척과, 타겟 등을 보호하는 상부 실드 및 하부 실드에 있어서, 상기 상부실드의 내측 표면을 상하로 나누어 상부에는 티타늄(Ti)을 코팅 처리하는 단계와, 상기 상부실드의 하부에는 알루미늄(Al)을 코팅 처리하는 단계와, 상기 하부실드의 내측 표면을 측면과 바닥면으로 나누어 측면에는 티타늄(Ti)을 코팅 처리하는 단계와, 상기 하부실드의 바닥면에는 알루미늄(Al)을 코팅 처리하는 단계를 포함하여 이루어진다.
또한, 이 발명의 다른 구성은, 상기 티타늄(Ti)의 표면 거칠기(Ra)가 약 400±40㎛/inch 가 되도록 코팅 처리하면 바람직하다.
또한, 이 발명의 다른 구성은, 상기 알루미늄(Al)의 표면 거칠기(Ra)가 약 500±50㎛/inch 가 되도록 코팅 처리하면 바람직하다.
이하, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 이 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다. 이 발명의 목적, 작용, 효과를 포함하여 기타 다른 목적들, 특징점들, 그리고 동작상의 이점들이 바람직한 실시예의 설명에 의해 보다 명확해질 것이다.
참고로, 여기에서 개시되는 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자 의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 실시예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예에만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 부가 및 변경이 가능함은 물론, 균등한 타의 실시예가 가능함을 밝혀 둔다.
도 4는 이 발명의 일실시예에 따른 질화 티타늄(TiN) 스퍼터링 공정용 상부 실드의 단면 구성도이다.
도 4에 도시되어 있는 바와 같이 이 발명의 일실시예에 따른 질화 티타늄(TiN) 스퍼터링 공정용 상부 실드는, 상부실드(5)의 내측 표면을 상하로 나누어, 상부에는 티타늄(Ti)(71)을 표면 거칠기(Ra)가 약 400±40㎛/inch 가 되도록 코팅 처리하고, 하부에는 알루미늄(Al)(72)을 ARC 스프레이 방식으로 표면 거칠기(Ra)가 약 500±50㎛/inch 가 되도록 코팅 처리한다.
도 5는 이 발명의 일실시예에 따른 질화 티타늄(TiN) 스퍼터링 공정용 하부 실드의 단면 구성도이다.
도 5에 도시되어 있는 바와 같이 이 발명의 일실시예에 따른 질화 티타늄(TiN) 스퍼터링 공정용 하부 실드는, 하부실드(6)의 내측 표면을 측면과 바닥면으로 나누어, 측면에는 티타늄(Ti)(81)을 표면 거칠기(Ra)가 약 400±40㎛/inch 가 되도록 코팅 처리하고, 바닥면에는 알루미늄(Al)(82)을 ARC 스프레이 방식으로 표면 거칠기(Ra)가 약 500±50㎛/inch 가 되도록 코팅 처리한다.
상기한 구성에 의한, 이 발명의 일실시예에 따른 질화 티타늄(TiN) 스퍼터링 공정용 실드 및 코팅방법의 작용은 다음과 같다.
상부 실드(5) 및 하부 실드(6)의 표면 접착을 증가시키도록 실드의 표면 포인트별로 티타늄(Ti) 및 알루미늄(Al) 입자를 코팅하여 접착력을 향상시킴으로써 실드로부터 입자가 박리되는 것을 방지한다.
따라서, 상기 상부 실드(5)는 내측 표면을 상하로 나누어, 상부에는 티타늄(Ti)(71)을 표면 거칠기(Ra)가 약 400±40㎛/inch 가 되도록 코팅 처리하고, 하부에는 알루미늄(Al)(72)을 ARC 스프레이 방식으로 표면 거칠기(Ra)가 약 500±50㎛/inch 가 되도록 코팅 처리한다.
또한, 상기 하부 실드(6)는 내측 표면을 측면과 바닥면으로 나누어, 측면에는 티타늄(Ti)(81)을 표면 거칠기(Ra)가 약 400±40㎛/inch 가 되도록 코팅 처리하고, 바닥면에는 알루미늄(Al)(82)을 ARC 스프레이 방식으로 표면 거칠기(Ra)가 약 500±50㎛/inch 가 되도록 코팅 처리한다.
즉, 실드의 표면 부위별 티타늄(Ti) 코팅처리와 알루미늄(Al)의 ARC 스프레이 코팅처리를 한 실드에 동시에 적용하여 입자 발생 및 소오스 및 입자 드롭을 방지할 수가 있다.
이상의 실시예에서 살펴 본 바와 같이 이 발명은, 실드상에 표면 거칠기를 극대화시킬 수 있는 부위와 정상적인 부위를 구분하여 티타늄(Ti)과 알루미늄(Al)을 코팅 처리함으로써 효율적이고 효과적인 접착이 이루어지도록 하여 파티클 박리를 방지할 수 있는, 효과를 갖는다.
Claims (6)
- 챔버 바디의 내부에 설치되어 있으며 웨이퍼가 놓이는 히터 블록으로서의 정전척과, 타겟 등을 보호하는 상부 실드 및 하부 실드에 있어서,상기 상부실드의 내측 표면을 상하로 나누어 상부에는 티타늄(Ti)이 코팅 처리되고 하부에는 알루미늄(Al)이 코팅 처리되며,상기 하부실드의 내측 표면을 측면과 바닥면으로 나누어 측면에는 티타늄(Ti)이 코팅 처리되고, 바닥면에는 알루미늄(Al)이 코팅 처리되는 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 질화 티타늄(TiN) 스퍼터링 공정용 실드.
- 제1항에 있어서, 상기 티타늄(Ti)의 표면 거칠기(Ra)가 약 400±40㎛/inch 가 되도록 코팅 처리되어 있는 것을 특징으로 하는 질화 티타늄(TiN) 스퍼터링 공정용 실드.
- 제1항에 있어서, 상기 알루미늄(Al)의 표면 거칠기(Ra)가 약 500±50㎛/inch 가 되도록 코팅 처리되어 있는 것을 특징으로 하는 질화 티타늄(TiN) 스퍼터링 공정용 실드.
- 챔버 바디의 내부에 설치되어 있으며 웨이퍼가 놓이는 히터 블록으로서의 정전척과, 타겟 등을 보호하는 상부 실드 및 하부 실드에 있어서,상기 상부실드의 내측 표면을 상하로 나누어 상부에는 티타늄(Ti)을 코팅 처리하는 단계와,상기 상부실드의 하부에는 알루미늄(Al)을 코팅 처리하는 단계와,상기 하부실드의 내측 표면을 측면과 바닥면으로 나누어 측면에는 티타늄(Ti)을 코팅 처리하는 단계와,상기 하부실드의 바닥면에는 알루미늄(Al)을 코팅 처리하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 질화 티타늄(TiN) 스퍼터링 공정용 실드의 코팅방법.
- 제4항에 있어서, 상기 티타늄(Ti)의 표면 거칠기(Ra)가 약 400±40㎛/inch 가 되도록 코팅 처리되어 있는 것을 특징으로 하는 질화 티타늄(TiN) 스퍼터링 공정용 실드의 코팅방법.
- 제4항에 있어서, 상기 알루미늄(Al)의 표면 거칠기(Ra)가 약 500±50㎛/inch 가 되도록 코팅 처리되어 있는 것을 특징으로 하는 질화 티타늄(TiN) 스퍼터링 공정용 실드의 코팅방법.
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